Ateneo - UPO

Il corso si compone di una parte teorica e di una di laboratorio. Il corso teorico è incentrato sullo studio della chimica degli elementi inorganici, dei metalli di transizione, dei loro composti inorganici ed organometallici.
Verranno trattate le principali proprietà degli elementi chimici inorganici, la loro disponibilità a livello globale, la reattività e le caratteristiche utili al loro impiego.
Saranno affrontati i fondamenti della chimica di coordinazione e la formazione e reattività di composti di coordinazione ed organometallici.
Verranno fatti brevi cenni di chimica nucleare. Il corso di laboratorio si articolerà in una parte di descrizione delle tecniche di laboratorio, nell’esecuzione di una serie di esperienze in cui verranno sintetizzati e caratterizzati alcuni composti inorganici, di coordinazione e metallo-organici, e nella discussione delle esperienze sulla base dei concetti teorici.

Saranno messe a disposizione su D.I.R. copie delle slides proiettate durante il corso e materiale utile per approfondimenti personali. Inoltre, sono consigliati i seguenti testi di chimica inorganica:
M. Weller, T. Overton, J. Rourke, F. Armston, La chimica inorganica di Atkins, Zanichelli
G. L. Miessler, D. A. Tarr, Chimica inorganica, Piccin
Huheey, Keiter, Keiter, Chimica Inorganica, Piccin
N.N. Greenwood, A. Earnshaw, Chimica degli Elementi, Piccin
G. Rayner-Canham, T. Overton, Chimica inorganica descrittiva, Edises

Per la parte di laboratorio:
M. T. Weller, N. A. Young, Characterisation Methods in Inorganic Chemistry, Oxford

1. Conoscenza e Comprensione della Chimica Inorganica e Radiochimica: Acquisire solide conoscenze sulle proprietà e il comportamento chimico degli elementi inorganici (gruppi principali e metalli di transizione) e dei loro composti, inclusi aspetti di acidità/basicità, proprietà redox, legame di coordinazione (teoria del campo cristallino e orbitali molecolari, effetto chelante, cinetica e termodinamica delle reazioni), nonché nozioni di radiochimica, applicazioni industriali e impatto ambientale.
2. Abilità Pratiche e Strumentali: Sviluppare la capacità di eseguire correttamente operazioni unitarie di laboratorio, procedure di sintesi, purificazione e caratterizzazione di composti e materiali inorganici, applicando anche i principi base di diverse tecniche spettroscopiche (IR, Raman, NMR, fluorescenza), di diffrazione di raggi X, cromatografia e titolazioni, al fine di trarre conclusioni sui risultati sperimentali.
3. Capacità di Analisi Critica e di Giudizio Autonomo: Acquisire la capacità di analisi critica e di operare scelte comparate in relazione agli argomenti affrontati, utilizzando il materiale fornito per uno studio ragionato, risolvendo semplici esercizi, e sviluppando la capacità di trarre conclusioni in autonomia sui risultati degli esperimenti e su questioni attinenti, stimolando la capacità di apprendimento.
4. Abilità Comunicative e Lessico Specifico: Saper utilizzare un lessico chimico appropriato in relazione agli argomenti teorici e pratici del corso, e sviluppare l'abilità di documentare, scrivere e discutere oralmente una relazione sui risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, compilando il quaderno di laboratorio.

Il Corso vede come requisito propedeutico il corso di Fondamenti di Chimica Generale ed Inorganica. Il corso farà riferimento a concetti e aspetti di base trattati nei corsi di Fondamenti di Chimica Fisica e Termodinamica, cinetica e aspetti energetici

Lezioni frontali ed esercizi in aula con discussione collegiale. Lezioni teoriche relative alle esperienze pratiche, esercitazioni in laboratorio finalizzate all’applicazione di concetti base della chimica inorganica e discussione collegiale. Lo/a studente/ssa dovrà compilare un quaderno di laboratorio e lavorerà in gruppo sia nello svolgere le esperienze di laboratorio che nel preparare una relazione scritta sul lavoro svolto. Apposito materiale verrà messo a disposizione dello/a studente/ssa per un apprendimento in autonomia.
L’apprendimento in itinere verrà verificato con esercizi in aula e discussione collegiale. La parte teorica del corso è completata da quella di laboratorio e pertanto molti dei concetti teorici verranno ripresi nelle esercitazioni in laboratorio: il controllo dell'apprendimento in itinere verrà effettuato attraverso la discussione dei risultati sperimentali al termine delle esperienze di laboratorio e discussioni collegiali.

Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa

Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

La valutazione dell'apprendimento si articola in una prova scritta e un'integrazione orale.
Prova Scritta:
Struttura: Consiste in 16 domande a risposta multipla (4 opzioni per domanda, da valutare come VERO/FALSO in modo indipendente) e una domanda a risposta aperta (5-6 righe) volta a integrare e approfondire le scelte fatte nelle risposte multiple.
Durata: 2 ore.
Obiettivo: Verificare la conoscenza e la comprensione dei concetti fondamentali della chimica inorganica e la capacità di applicarli, coprendo l'intero programma svolto.
Punteggio: Ciascuna domanda è valutata al massimo 2 punti, per un totale massimo di 32 punti.
Superamento: La prova scritta si ritiene superata con un punteggio non inferiore a 18/32 punti. Questo punteggio corrisponde a una conoscenza di base dei concetti.
Integrazione Orale:
L'integrazione orale può aggiungere fino a un massimo di 7 punti al punteggio dello scritto (con un limite complessivo a 32/30 pari alla lode).
Componenti e Punteggi Aggiuntivi:
Esposizione orale (Short Seminar): Basata sull'approfondimento di n.2 articoli della letteratura scientifica, sull'attività di laboratorio o su argomenti teorici correlati. Punteggio massimo: 5 punti.
Lingua: 1 punto aggiuntivo se l'esposizione orale viene svolta in lingua inglese.
Relazione di Laboratorio: 1 punto aggiuntivo se viene consegnata una relazione di laboratorio rielaborata in modo completo e critico.
Laboratorio (Obbligatorio):
Frequenza: La frequenza alle attività di laboratorio è obbligatoria.
Quaderno di Laboratorio: È richiesto tenere un quaderno di laboratorio per registrare le esperienze, raccogliere i dati in modo corretto e, al termine delle attività, includere un'analisi critica dei risultati ottenuti e le conclusioni tratte. Lo sviluppo di questa abilità è parte integrante del percorso formativo.

Obiettivi Complessivi della Valutazione:
Questa modalità d'esame mira a valutare:
Conoscenze teoriche di chimica inorganica.
Capacità di applicare le conoscenze a casi reali e di risolvere problemi.
Acquisizione di un corretto linguaggio scientifico.
Autonomia di giudizio (tramite la risposta aperta e l'analisi critica).
Abilità comunicative (tramite l'esposizione orale).
Capacità di apprendimento e di analisi critica (tramite il laboratorio e lo Short Seminar).
Il punteggio massimo (30/30) si raggiunge dimostrando l'acquisizione di tutte le conoscenze e abilità/capacità indicate negli obiettivi di apprendimento attesi.

CHIMICA INORGANICA: Il corso tratta i seguenti argomenti fondamentali. Distribuzione degli elementi inorganici in natura, materie prime e risorse globali. Cenni di geologia e mineralogia delle risorse inorganiche.
Proprietà, chimica e composti di: Li, Na, Ca, Al, C, Si, P, S.
I metalli di transizione: proprietà, stati di ossidazione, diagrammi di Latimer, Frost e Pourbaix.Teorie del legame di coordinazione: simmetria, teoria dei gruppi, orbitali molecolari. Composti di coordinazione: reazioni acido-base secondo Lewis; principio HSAB di Pearson, complessi acquosi. Costanti di formazione. Effetto chelante e complessi interni. Stechiometria e geometria dei complessi. Teoria CF e teoria LF: complessi a geometria ottaedrica, tetraedrica e planare quadrata; complessi ad alto e basso spin; proprietà magnetiche. Effetto Jahn-Teller; spettri elettronici e serie spettrochimica. Leganti -donatori, leganti -donatori e -accettori. Regola EAN. Reattività dei complessi: effetto della complessazione sui potenziali redox dei cationi metallici. Meccanismi elementari di sostituzione nei complessi. Composti organometallici: composti metallo-carbonilici binari, leganti organici più comuni, metalloceni. Radiochimica: stabilità nucleare, emissioni nucleari, decadimento, bilanciamento delle reazioni nucleari, principali famiglie di radioisotopi naturali, rilevatori di particelle, applicazioni pacifiche della fissione nucleare, arricchimento in 235-U, scorie radioattive. LABORATORIO: il corso si propone di fornire gli elementi indispensabili per completare le conoscenze di chimica inorganica già illustrate nel corso teorico (crystal field theory vs orbitali molecolari, costanti di formazione, effetto chelante, tecniche di caratterizzazione applicate a complessi) integrandole a livello di spiegazione e di utilizzo con metodiche tipiche della green chemistry (metodi idro e solvotermali, meccanochimica, tecniche ad ultrasuoni e microonde). Esso si articolerà in una parte di descrizione delle esperienze di laboratorio (con la spiegazione dei passaggi chiave delle reazioni da eseguire e l’illustrazione di alcune tecniche che verranno impiegate) ed una parte più propriamente sperimentale. In quest’ultima verrà eseguita una serie di esperienze da tutti gli studenti a rotazione e divisi in piccoli gruppi di due o tre persone. In particolare, verranno sintetizzati alcuni materiali e composti di coordinazione sia per via tradizionale che mediante metodi alternativi (meccanochimica, microonde, light assisted). Per alcuni di essi verrà effettuata la caratterizzazione mediante tecniche quali UV-visibile, IR/Raman, NMR e XRD valutando costanti di formazione e stechiometria. Verranno presentate modalità efficaci per redigere il quaderno di laboratorio e una relazione scientifica e come utilizzare il materiale didattico per un futuro approfondimento.
Nell'ambito della didattica, verrà posta attenzione agli aspetti di genere nella ricerca e nella scienza inerente agli argomenti del corso.

Conoscenza e comprensione: conoscenza delle proprietà degli elementi inorganici e loro composti, dei metalli di transizione e dei composti di coordinazione; conoscenza della teoria crystal field vs orbitali molecolari, dell’effetto chelante, della costante di formazione, dei principi base delle tecniche di sintesi e caratterizzazione; conoscenza base di radiochimica, Capacità di applicare conoscenza e comprensione: abilità di applicare le conoscenze teoriche alla risoluzione di semplici esercizi di chimica inorganica; abilità di raccogliere dati in modo corretto e di tenere un quaderno di laboratorio; abilità di applicare le conoscenze teoriche all’esecuzione e comprensione degli esperimenti di laboratorio e all’interpretazione dei risultati ottenuti. Autonomia di giudizio: capacità di valutare con senso critico le nozioni apprese; capacità di analizzare con senso critico i risultati ottenuti nelle esperienze pratiche, individuando eventuali errori e proponendo soluzioni. Abilità comunicative: capacità di esporre argomenti relativi alla chimica inorganica con appropriato linguaggio scientifico per sapersi esprimere in maniera precisa, concisa e chiara; abilità di relazionare sul lavoro svolto (e più in generale su argomenti chimico-scientifici) in maniera precisa, concisa e chiara, sia per iscritto che oralmente; capacità di scrivere in modo efficace il quaderno di laboratorio e una relazione scientifica. Acquisizione di appropriato linguaggio scientifico. Capacità di apprendimento: capacità di utilizzare il materiale didattico per uno studio critico e ragionato, anche per una successiva autonoma acquisizione di conoscenze superiori e per un aggiornamento continuo. In particolare, verrà stimolato l’apprendimento autonomo attraverso la richiesta di un approfondimento di uno degli argomenti trattati.